绝缘反射基板及其制造方法
【专利摘要】本发明的目的是提供一种绝缘反射基板，所述绝缘反射基板能够提供具有优异的绝缘性和优异的扩散反射率的发光元件。本发明的绝缘反射基板(1)包括铝层(2)和设置在所述铝层(2)的表面上的氧化铝层(3)。所述的氧化铝层(3)具有80μm至300μm的厚度(包括端点)，并且所述氧化铝层(3)在所述氧化铝层的表面中具有各自具有开口的大凹坑(4)。所述大凹坑(4)具有大于1μm但30μm以下的平均开口直径和80μm以上但小于所述氧化铝层(3)的厚度的平均深度。两个大凹坑(4)之间的平均距离是10μm以上但小于所述氧化铝层(3)的厚度。所述大凹坑(4)的开口的总面积与所述氧化铝层(3)的表面积的比率为10％至40％(包括端点)。每个大凹坑(4)具有小凹坑(5)，所述小凹坑在所述大凹坑(4)的内表面中各自具有开口，并且所述小凹坑(5)具有5-1,000nm的平均开口直径。
【专利说明】绝缘反射基板及其制造方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种可以在发光元件中使用的绝缘反射基板，并且更具体地涉及一种可以在发光二极管(在下文中称为“LED”)中使用的绝缘反射基板及其制造方法。
【背景技术】
[0002]据称，LED通常使用在荧光灯中消耗电力的百分之一并具有荧光灯寿命四十倍的寿命(40，000小时)。包括省电和更长的寿命的特性，是在重视环境的社会中采用LED所依据的重要因素。
[0003]特别是，白光LED还具有包括优异的显色性和相比于荧光灯更简单的电源回路的优点，因此对于它们在照明光源中的应用的期待正在上升。
[0004]近来，具有作为照明光源所需的高发光效率(30至150Lm/W)的白光LED在市场上不断出现，且在实际应用中，在光利用效率上取代了荧光灯(20至110Lm/W)。
[0005]这急剧加速了取代荧光灯的白光LED的实际应用的趋势，并且在液晶显示器件中采用白光LED用于背光和照明光源的情形的数量日益增加。
[0006]作为可以在如上所述的白光LED中使用的基板，专利文献I描述了 " 一种光反射基板，所述光反射基板至少包括:绝缘层；和与所述绝缘层接触设置的金属层，其中光在大于320nm且不大于700nm的波长范围内的全反射率不小于50%，并且光在300nm至320nm的波长范围内的全反射率不小于60% (权利要求1和12)。
[0007]引用列表
[0008]专利文献
[0009]专利文献1:W0 2010/150810
[0010]发明概述
[0011]技术问题
[0012]本发明的发明人对专利文献I中描述的光反射基板进行了研究并且作为结果发现该光反射基板具有足够的绝缘性和反射率，但所使用的LED依赖于铝基板的表面形状可能具有减少的扩散反射率并且难以代替荧光灯使用。
[0013]因此，本发明的目标在于提供一种能够提供具有优异的绝缘性和高扩散反射率两者的发光器件的绝缘反射基板及其制造方法，以及使用所述绝缘反射基板的电路板和发光器件。
[0014]解决问题的方式
[0015]本发明的发明人进行深入的研究以实现以上目标，并且作为结果发现，通过使用具有特定的大凹坑和小凹坑的氧化铝层作为绝缘层，可以同时获得优异的绝缘性和高扩散反射率，并且从而完成了本发明。
[0016]具体地，本发明提供以下⑴至⑶。
[0017](I) 一种绝缘反射基板,所述绝缘反射基板包括:
[0018]铝层和在所述铝层的表面上形成的氧化铝层，[0019]其中所述氧化铝层具有80 μ m以上但至多300 μ m的厚度；
[0020]其中所述氧化铝层具有大凹坑，所述大凹坑的开口存在于在所述氧化铝层的表面处，
[0021]其中所述大凹坑具有大于I μ m但至多30 μ m的平均开口尺寸，
[0022]其中所述大凹坑具有80 μ m以上但小于所述氧化铝层的厚度的平均深度，
[0023]其中所述大凹坑之间的平均距离为10 μ m以上但小于所述氧化铝层的厚度，
[0024]其中所述大凹坑的所述开口的总面积与所述氧化铝层的表面积的比率为10%以上但至多40%，
[0025]其中所述大凹坑具有小凹坑，所述小凹坑的开口存在于所述大凹坑的内表面处，并且
[0026]其中所述小凹坑具有5至1，OOOnm的平均开口尺寸。
[0027](2)根据(I)所述的绝缘反射基板，其中所述氧化铝层的厚度与所述铝层的厚度之间的比率(氧化铝层/铝层)为0.6至5.0。
[0028](3)根据(I)或(2)所述的绝缘反射基板，其中所述绝缘反射基板是在LED发光器件的其上观察发光的那一侧上形成的基板。
[0029](4) 一种制造绝缘反射基板的方法，所述方法包括以下步骤:
[0030]对铝基板从其表面在 深度方向上延伸的部分进行阳极氧化处理，以获得所述绝缘反射基板，所述绝缘反射基板包括铝层和在所述铝层的表面上形成的氧化铝层，
[0031]其中所述铝层是所述铝基板的未经历所述阳极氧化处理的残留部分，
[0032]其中所述氧化铝层是通过所述阳极氧化处理从所述铝基板形成的阳极氧化膜，
[0033]其中所述招基板具有80 μ m以上的厚度，
[0034]其中所述铝基板具有大凹坑，所述大凹坑的开口存在于所述铝基板的表面处，
[0035]其中所述大凹坑具有大于I μ m但至多30 μ m的平均开口尺寸，
[0036]其中所述大凹坑具有80 μ m以上但小于所述铝基板的厚度的平均深度，
[0037]其中所述大凹坑之间的平均距离为10 μ m以上但小于所述铝基板的厚度，并且
[0038]其中所述大凹坑的所述开口的总面积与所述铝基板的表面积的比率为10%以上。
[0039](5)根据(4)所述的制造绝缘反射基板的方法，其中所述铝层和所述氧化铝层的总厚度与所述铝基板的厚度的比率为90至100%。
[0040](6)根据(4)或(5)所述的制造绝缘反射基板的方法，其中通过对所述铝基板进行盐酸电解而形成所述大凹坑。
[0041 ] (7) 一种电路板，所述电路板包括:
[0042]根据(I)至(3)中的任一项所述的绝缘反射基板；和
[0043]金属互连层，所述金属互连层在所述绝缘反射基板的其上形成有绝缘层的那一侧上形成在所述绝缘反射基板的上部。
[0044](8) 一种白光LED发光器件,所述白光LED发光器件包括:
[0045]根据(7)所述的电路板；
[0046]蓝光LED发光器件，所述蓝光LED发光器件在所述电路板的其上形成有所述金属互连层的那一侧上设置在所述电路板的上部；和
[0047]荧光发光体，所述荧光发光体至少设置在所述蓝光LED发光器件的上部。[0048]本发明的有益效果
[0049]如后面将描述的，本发明可以提供一种能够提供具有优异的绝缘性和高扩散反射率两者的发光器件的绝缘反射基板及其制造方法，以及使用所述绝缘反射基板的电路板和发光器件。
[0050]因此，可以有益地使用本发明的发光器件代替荧光灯并且因此是有用的。
[0051]根据本发明的制造绝缘反射基板的方法是极其有用的，因为可以在约3至4小时内形成具有约100 μ m的膜厚度的氧化铝层(阳极氧化膜)。
[0052]附图简述
[0053]图1是显示本发明的绝缘反射基板的优选实施方案的示意性局部截面图。
[0054]图2是用于计算相邻的大凹坑之间的平均距离(L)的示意图。
[0055]图3是显示铝基板的优选实施方案的示意性局部截面图。
[0056]图4是可以在本发明的绝缘反射基板的制造中用于进行阳极氧化处理的阳极氧化装置的示意图。
[0057]图5是显示本发明的白光LED发光器件的构造的实例的示意性截面图。
[0058]图6是显示在比较例3中的绝缘反射基板的制造中可以用于进行电化学砂目化处理的交流电波形的图。
[0059]图7是显示在比较例·3中的绝缘反射基板的制造中采用交流电的电化学砂目化处理中的径向电解池的示意图。
[0060]实施方案详述
[0061][绝缘反射基板]
[0062]接下来，详细描述根据本发明的绝缘反射基板。
[0063]本发明的绝缘反射基板是这样一种绝缘反射基板，所述绝缘反射基板包括:铝层和在所述铝层的表面上形成的氧化铝层，其中所述氧化铝层具有80 μ m以上但至多300 μ m的厚度；其中所述氧化铝层具有大凹坑，所述大凹坑的开口存在于在所述氧化铝层的表面处，其中所述大凹坑具有大于I μ m但至多30 μ m的平均开口尺寸，其中所述大凹坑具有80 μ m以上但小于所述氧化铝层的厚度的平均深度，其中所述大凹坑之间的平均距离为10 μ m以上但小于所述氧化铝层的厚度，其中所述大凹坑的开口的总面积与所述氧化铝层的表面积的比率为10%以上但至多40%，其中所述大凹坑具有小凹坑，所述小凹坑的开口存在于所述大凹坑的内表面处，并且其中所述小凹坑具有5至1，OOOnm的平均开口尺寸。
[0064]接下来，参考图1描述本发明的绝缘反射基板的整体构造。
[0065]图1是显示本发明的绝缘反射基板的优选实施方案的示意性局部截面图。
[0066]如图1中给出的，根据本发明的绝缘反射基板I包括铝层2和形成在铝层2的表面上的氧化铝层3。
[0067]如图1中给出的，氧化铝层3还包括满足特定平均开口尺寸的大凹坑4和小凹坑5，所述小凹坑5的开口在氧化铝层3的表面和大凹坑4的内表面处并且满足特定平均开口尺寸。
[0068]下面分别详细描述铝层和氧化铝层的材料和尺寸。
[0069][铝层]
[0070]对可以在本发明的绝缘反射基板中使用的铝层没有特别地限定，条件是它是主要由铝组成的金属层。然而，在防止归因于后面描述的氧化铝层形成所致的缺陷的方面，铝层优选为在通过对铝基板从其表面在深度方向上延伸的部分进行阳极氧化处理而形成氧化铝层之后的铝基板的残留部分。
[0071]在本发明的绝缘反射基板中，对铝层的厚度没有特别地限定，并且为优选0.1至2.0mm并且更优选0.2至1.0mm。
[0072]在使用本发明的绝缘反射基板的电路板的良好的耐电压性(绝缘性)的方面，后面描述的氧化铝层的厚度与铝层的厚度之间的比率(氧化铝层/铝层)优选为0.6至5.0，并且在绝缘性与热导率(热散逸性)之间良好的平衡的方面，更优选为1.0至2.0。
[0073][氧化铝层]
[0074]对可以在本发明的绝缘反射基板中使用的氧化铝层没有特别地限定，条件是它是主要由氧化铝组成的绝缘层。然而，如上所述，在防止归因于氧化铝层形成所致的缺陷的方面，氧化铝层优选为通过对铝基板从其表面在深度方向上延伸的部分进行阳极氧化而形成的阳极氧化膜。
[0075]在本发明的绝缘反射基板中，氧化铝层的厚度为80 μ m以上但至多300 μ m，优选100至300 μ m并且更优选100至200 μ η。
[0076]上面定义的范围内的氧化铝层的厚度是优选的，因为使用本发明的绝缘反射基板的电路板展现良好的绝缘性，并且后面将描述的根据本发明的制造绝缘反射基板的方法具有可以在短至约3至4小时的时间内形成绝缘反射基板的显著效果。
[0077]〈大凹坑〉
·[0078]氧化铝层具有大凹·坑，所述大凹坑的开口存在于氧化铝层的表面处(参见图1的附图标记4)。
[0079]在使用本发明的绝缘反射基板的发光器件的热散逸性和反射率之间的平衡的方面，大凹坑具有大于Iym但至多30 μ m并且优选2至20 μ m的平均开口尺寸。
[0080]大凹坑具有80 μ m以上但小于氧化铝层的厚度并且优选150 μ m以下的平均深度。
[0081]大凹坑之间的平均距离为10 μ m以上但小于氧化铝层的厚度并且优选30 μ m以下。
[0082]在使用本发明的绝缘反射基板的发光器件的热散逸性与反射率之间的平衡的方面，大凹坑的开口的总面积与氧化铝层的表面积的比率(在下文中也称为"开口面积率")为10%以上但至多40%并且优选10%以上但至多30%。应当注意的是氧化铝层的表面积也包括大凹坑的开口的面积。
[0083]大凹坑的平均开口尺寸和平均深度，大凹坑之间的平均距离及其开口面积率可以通过用场发射扫描电子显微镜(FE-SEM)观察测量。对于后面将描述的在本发明的制造绝缘反射基板的方法中的铝基板中存在的大凹坑也是这样的。
[0084]更具体地，大凹坑可以用FE-SEM(由Hitachi, Ltd.制造的S-900)根据下面描述的方法和条件观察。
[0085](大凹坑的平均开口尺寸)
[0086]调节显示放大率以使得在用FE-SEM摄取氧化铝层的表面获得的图像的显示区域包括一个或两个可视觉辨别的大凹坑；并且在所调节的放大率下作为数字数据捕获FE-SEM图像并观察。[0087]在所捕获的图像可以确定为大凹坑的凹进处中，凹坑的边缘在X和y方向上指出；计算每个方向上的开口尺寸；并且将在X和y方向上的测量的平均值取做大凹坑的开口尺寸。
[0088]重复该过程以测量20个大凹坑的开口尺寸，并且通过算术平均运算计算大凹坑的平均开口尺寸。
[0089](大凹坑的平均深度)
[0090]将绝缘反射基板埋在包埋树脂中并且抛光以露出截面表面。
[0091]调节显示放大率以使得在用FE-SEM摄取截面表面获得的图像的显示区域包括至少20个可辨别的大凹坑；并且在所调节的放大率下作为数字数据捕获FE-SEM图像并观察。
[0092]在所捕获的图像中，测量每个大凹坑从其开口(氧化铝层的表面)的深度并且通过算术平均运算计算大凹坑的平均深度。
[0093](相邻的大凹坑之间的平均距离)
[0094]调节显示放大率以使得在用FE-SEM摄取氧化铝层的表面获得的图像的显示区域包括至少20个可辨别的大凹 坑；并且在所调节的放大率下作为数字数据捕获FE-SEM图像并观察。
[0095]之后，如在下面的式中给出的，从所摄取的图像区域的面积和所测量的大凹坑的数目算术确定相邻的大凹坑之间的间距(L+Da);并且将大凹坑的平均开口尺寸(Da)从间距(L+Da)减去以确定相邻的大凹坑之间的平均距离(L)。
[0096]相邻的大凹坑之间的平均距离(L) = {Sa/(Np X 0.866) }°_5_Da
[0097]其中Sa表示图像区域的面积，Np表示图像区域中的大凹坑的数目，并且Da表示大凹坑的平均开口尺寸。
[0098]更加具体地，该式如下得出:
[0099]这里如图2中给出的，假设大凹坑密堆积，特定三角形包括对应于阴影(阴影线)部分的大凹坑的一半。
[0100]特定三角形的面积St由下式表示:
【权利要求】
1.一种绝缘反射基板,所述绝缘反射基板包括: 铝层和在所述铝层的表面上形成的氧化铝层， 其中所述氧化铝层具有80 μ m以上但至多300 μ m的厚度； 其中所述氧化铝层具有大凹坑，所述大凹坑的开口存在于在所述氧化铝层的表面处， 其中所述大凹坑具有大于Iym但至多30 μ m的平均开口尺寸， 其中所述大凹坑具有80 μ m以上但小于所述氧化铝层的厚度的平均深度， 其中所述大凹坑之间的平均距离为IOym以上但小于所述氧化铝层的厚度， 其中所述大凹坑的所述开口的总面积与所述氧化铝层的表面积的比率为10%以上但至多40%， 其中所述大凹坑具有小凹坑，所述小凹坑的开口存在于所述大凹坑的内表面处，并且 其中所述小凹坑具有5至1，OOOnm的平均开口尺寸。
2.根据权利要求1所述的绝缘反射基板，其中所述氧化铝层的厚度与所述铝层的厚度之间的比率(氧化铝层/铝层)为0.6至5.0。
3.根据权利要求1或2所述的绝缘反射基板，其中所述绝缘反射基板是在LED发光器件的其上观察发光的那一侧上形成的基板。
4.一种制造绝缘反射基板的方法，所述方法包括以下步骤: 对铝基板从其表面在深度方向上延伸的部分进行阳极氧化处理，以获得所述绝缘反射基板，所述绝缘反射基板包括铝层和在所述铝层的表面上形成的氧化铝层，` 其中所述铝层是所述铝基板的未经历所述阳极氧化处理的残留部分， 其中所述氧化铝层是通过所述阳极氧化处理从所述铝基板形成的阳极氧化膜， 其中所述铝基板具有80 μ m以上的厚度， 其中所述铝基板具有大凹坑，所述大凹坑的开口存在于所述铝基板的表面处， 其中所述大凹坑具有大于I μ m但至多30 μ m的平均开口尺寸， 其中所述大凹坑具有80 μ m以上但小于所述铝基板的厚度的平均深度， 其中所述大凹坑之间的平均距离为10 μ m以上但小于所述铝基板的厚度，并且 其中所述大凹坑的所述开口的总面积与所述铝基板的表面积的比率为10%以上。
5.根据权利要求4所述的制造绝缘反射基板的方法，其中所述铝层和所述氧化铝层的总厚度与所述铝基板的厚度的比率为90至100%。
6.根据权利要求4或5所述的制造绝缘反射基板的方法，其中通过对所述铝基板进行盐酸电解而形成所述大凹坑。
7.一种电路板，所述电路板包括: 根据权利要求1至3中的任一项所述的绝缘反射基板；和 金属互连层，所述金属互连层在所述绝缘反射基板的其上形成有绝缘层的那一侧上形成在所述绝缘反射基板的上部。
8.一种白光LED发光器件,所述白光LED发光器件包括: 根据权利要求7所述的电路板； 蓝光LED发光器件，所述蓝光LED发光器件在所述电路板的其上形成有所述金属互连层的那一侧上设置在所述电路板的上部；和 荧光发光体，所述荧光发光体至少设置在所述蓝光LED发光器件的上部。
【文档编号】C25F3/04GK103635611SQ201280033029
【公开日】2014年3月12日 申请日期:2012年7月2日 优先权日:2011年7月4日
【发明者】畠中优介, 上杉彰男 申请人:富士胶片株式会社